微流控芯片-浊点萃取系统用于环境水样中对硝基酚的分析.pdf

第41卷
分析化学( FENXI HUAXUE)研究简报
第12期
2013年12月
Chmese ournal of Analyuical Chemistry
1905~1909
B AYAS
DOI:10.3724/SP.J.1096.2013.30555
研究简报3
微流控芯片-浊点萃取系统用于环境水样中对硝基酚的分析
周晓王荟琪范树娟贾琼
(吉林大学化学学院,长春130012)2(吉林出人境检验检疫局,长春130062)
摘要将浊点萃取技术集成到微流控芯片上,建立了徴流控芯片-浊点翠取分离分析系统,避免了常规浊点
萃取操作中的混合、加热、离心等复杂繁琐的操作。微流控芯片以聚甲基丙烯酸甲酯为基材,采用热压法钊
备。预富材料被嵌入到微流控芯片内以收集表面活性剂相,经过洗脱后,用紫外可见分光光度法进行分析。
以对硝基酚作为待分析物质,考察了各种实验条件的影响。在优化的实验条件下(样品流速:0.15mI/muir;
样品体积:0.5m;样品pH:11.0;表面活性剂浓度:1.5%;洗脱液:甲醇-水(70:30,WW);洗脱液流速
0.14mL/min;洗脱液体积:0.7mL),计算了方法的检出限及相对标准備差。在0.25~12mッ/L范围内,方法
的检出限为0.075mg/L,H内、日间精密度分别为2.8%和6.4%。将此方法用于实际水样巾对硝基酚的测
定,回收率为90.8%~102.7%
关键词微流控芯片;浊点萃取;对硝基酚;分光光度法
以微流控芯片为核心基础技术的微全分析系统(u-TAS)由于具备自动化、连续化和缩微化分析的
特点,是当前分析化学最活跃的领域和发展前沿之
目前,对p-TAS的研究主要集中在微芯片上
的混合、反应、检测等方面,而对微芯片上样品的分离富集等预处理过程涉及较少。由于样品中常常含
有很多不同的组分和杂质,基体斂应以及其它各种干扰的存在大大限制了ルTAS的应用,因此,样品预
处理已经成为ルTAS发展的一个瓶颈间题。
浊点萃取法( Cloud point extraction,CPE)自1978年问世以来,已成为近年来发展较快的环保型样
品预处理方法之一「“。CPE是利用表面活性剂水溶液的增溶和分相行为而实现溶质富集的分离技
术,由于在分离过程中很少使用挥发性有机溶剂,因而对环境影响较小。另外,CPE还具有萃取效率高、
富集因子大、操作简便、易与许多仪器联用的特点。CPE已成功实现了与 HPLC-、毛细管电泳?等分
析仪器的联用,用于各种金属离子、生物分子和不同极性有机化合物浓缩分离处理,是一种替代有机溶
剂萃取的良好形式。
目前,常用的浊点萃取法的操作步骤如下:在离心管中加入溶液和表面活性剂,稀释、摇匀、加热、离
心、分离、定容。实验中消耗的药品量多、成本高,易造成环境污染。另外,由于实验过程中需要经过机
械振动和多级萃取等过程,使预富集过程操作繁琐耗时长门。在微流控芯片上,由于微通道至少在一
个维度上具有微米级结构,层流效应和扩散效应为萃取的自动化和微型化提供了可能。微流控芯片上
的浊点萃取可以使液-液接触面增大,分子扩散距离减小,缩短萃取平衡时间,提高萃取效率,而且试剂
消耗量少,降低了萃取成本,减少了环境污染,避免了机械振动和多级萃取等繁琐过程,从而使预富集过
程更加集成化、自动化。本研究将在微流控芯片上集成浊点萃取技术,在室温下实现微芯片上的浊点萃
取预浓缩过程,选取对硝基酚作为待分析物,研究了浊点萃取条件,并用于实际样品分析。
2013-06-08收;:20130821接受
本文系国家自然科学基金(No.21145004)资助项目
E-mail:jiagiong(@jlu.edu.cn
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分析化学
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2实验部分
2.1仪器与试剂判
1U1810紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限公司);ISPO1-1A蟠动泵(保定兰格恒流泵
有限公司);pHS-3C型酸度计(上海雷磁仪器厂);KQ2200DB型数控超声清洗器(江苏昆山超声仪器
有限公司);Mili-QSP型纯水系统(美国 Millipore公司)。
对硝基酚(优级纯, Aladdin公司); Tergitol S-15-7(美国 Sigma- Aldrich公司);实验中其他所用试剂
除特殊说明均为分析纯。标准储备液通过分别溶解优级纯对硝基酚于超纯水中制得。工作溶液通过储
备液逐级稀释制得,分析当天配制。
2.2微流控芯片的制备
微流控芯片以聚甲基丙烯酸甲賠(PMMA)为基材,热压法制作微管道,通过热键合法将底片和盖片
粘合。填充槽中加入预富集材料,预富集材料选用脱脂棉5,用于收集表面活性剂相。芯片结构及尺
寸示意图如图1所示。
?1微流控芯片结构(a)和尺寸(b)示意网
Fig 1 Schematic diagrams of structure (a)and dimension(b) of microchip
单位:mam;PM:预富集材料;D:检测器。Uni:mm;PM: preconcentration material;D: detecto
2.3微流控芯片上浊点萃取实验步骤
吸咐实验:将待测样品溶液、表面活性剂溶液同时泵入微流控芯片的进样口,使待测样品溶液与表
面活性剂溶液在经过微流控芯片的微通道时引发相分离形成表面活性剂相和水相,表面活性剂相经过
繳流控芯片的填充槽时窩集于预富集材料上,而水相通过填充槽后由出样口流出
解吸实验:当待测样品溶液与表面活性剂溶液全部泵入徴流控芯片后,将洗脱液与超纯水同时泵
微流控芯片的进样口,使待测样品溶液中含有的待测物由表面活性剂相中分离出来,并经由填充槽和出
样口流出。
3结果与讨论
3.1萃取条件的优化
实验选用紫外可见分光光度法,在318mm处分析对硝基酚。对徽流控芯片上的浊点萃取条件进行
优化,包括样品流速、样品体积、pH值、表面活性剂浓度、洗脱液流速、洗脱液体积
3.1.1样品流速的影响在微流控系统中,样品流速是一个重要的影响因素,不仅影响待分析物质的
萃取能力,而且决定着分析时间的长短。本工作固定了其他实验条件,考察0.05~0.15mL/min范围内
样品流速对吸光度的影响。结果表明,吸光度随着样品流速增大而增大。但样品流速过快,会导致吸附
不完全,而流速过慢,会造成分离时间过长,且吸收峰变宽。实验中选择样品流速为0.15ml/min。
3.1.2样品体积的影响当样品流速控制为0.15mL/min时,考察样品体积的影响。如图2所示,在
0.1~1.0mL范围内,吸光度随样品体积增加而増大,在0.5mL时达到最大值,之后基本保持不变。样